哈尔滨一次典型暴雨天气的诊断分析

本文主要利用系统环流形势、T639数值模式预报、物理量场以及卫星云图等资料对东北冷涡造成的哈尔滨暴雨天气进行分析,由于冷涡控制时间较长,将不同时段以及与冷涡系统相互配合的不同系统进行了分型分析,并就对应的不同的冷涡的特点做了说明,然后对主要降水时段中尺度分析,寻求降水形成的内在原因;并分析冷涡控制时期内低压中心的变化情况;结合实况场将T639数值模式进行对比,并就降水范围以及量级分析物理量场所对应的指标性判断,将各种数值预报模式进行比对,尤其副高位置的变化对哈尔滨市降水量级的影响,结合卫星运行的变化总结此次暴雨所具备条件,最后分析了此次冷涡天气长时间控制对哈尔滨温度预报的影响。     

2009 年我国汛期降水形势总结与三个常用模式预报效果检验

利用实况24小时降水、形势场资料及T213、T639、Japan模式降水、形势场的预报资料,对2009年汛期(5-9月,下同)中国降水时空分布进行分析,并对T213、T639、Japan三个常用模式对2009年汛期的天气形势、降水及其影响系统的预报做主客观检验,以期得出2009年汛期降水分布特点及三个模式的降水预报效果对比.结果表明:(1) 2009年汛期华南地区降水量为全国之最,长江中下游和西南东部地区其次,东北和华北地区再次.(2)从TS评分看,Japan模式的小雨～大雨量级评分较高,T639模式暴雨～大暴雨量级评分较高；T213模式对华北地区暴雨、大暴雨量级降水预报评分高于Japan和T639模式.(3)从降水预报偏差看,T213模式对华北预报明显偏强,T639模式对华北预报强度较为适中,两模式对其他区域中等以下强度降水预报偏强,对强降水预报偏弱；T639对中等以下强度降水预报偏强程度明显小于T213,而对强降水除华南和东北区域外,预报偏弱程度明显大于T213；Japan模式预报偏差随降水量级增大而减小,对大雨以上各量级预报均明显偏弱,且偏弱程度明显大于T213、 T639.(4)由代表性形势场预报检验结果可知,除T213对500hPa高度场、850hPa温度场预报效果好于其他两模式外,各模式预报效果相差不大.(5)三个模式对500 hPa副高总体预报偏东、偏北、偏强,但Japan预报效果明显好于T213、T639.(6) T639模式对台风和低涡的预报相对较好,T213较差.     

2004年12月28日金华暴雪过程诊断分析

利用MICAPS系统的实况资料和T213、日本GPV和日本传真图数值预报资料，对2004年12月28日金华出现的暴雪进行环流形势、物理量场的诊断分析，揭示了造成该次暴雪天气的主要影响系统是700hPa的切变线和500hPa的高空低槽；槽前的西南气流以及700hPa的低空急流为暴雪的形成和维持提供了能量和水汽；北方冷空气南下是暴雪产生的触发机制，同时保障了暴雪形成所需的温度条件。各家数值预报产品无论对降水量级、降水区域还是对降水和温度演变的预报对预报员来说都有较好的参考作用。     

营口地区数值预报降水产品定量检验和预报指标研究

选取2010年8月至2011年7月天气在线、日本传真图、美国全球预报系统（以下简称GFS）、以及T639等数值预报降水预报产品,采用统计学方法和天气学方法,按照预报时效、预报降水量级、影响系统等不同方面对营口地区的降水预报产品进行检验分析,以便更好的利用数值产品做好降水预报,提高营口地区的降水预报准确率。结果表明：从整体角度看各种数值预报产品预报准确率随时间变化逐渐降低,但天气在线和GFS预报效果相对较好且稳定,日本传真图次之,T639稳定性最差;各种数值预报产品均存在预报偏小的情况,特别是对暴雨的预报效果均不太理想,稳定性差、量级偏小;小雨量级降水空报和漏报明显;各种数值预报产品对高空槽和冷涡漏报情况较明显,主要为小雨量级。     

降水预报在水库汛限水位动态控制中的可用性研究

利用降水短期预报和实况资料,分析预报某一量级降水条件下实况降水量级的概率分布。从防洪安全角度出发,重点分析某一量级降水预报条件下漏报各量级降水的可能性。并采用适线法,求解与经验点据拟合最优的水文频率曲线统计参数,估算各量级降水预报条件下实况降水的概率分布。分析结果显示,不同量级降水预报的可信度不同,各量级降水预报均表现出漏报率小、空报率大的特征;结合水文频率曲线,讨论了在汛限水位动态控制中如何应用各量级降水预报的问题。     

精细数值预报在60周年国庆天气服务中的应用

在60周年国庆天气服务中,使用ARPS实时分析预报系统,将地面观测、探空、自动站、雷达基数据和风云2卫星TBB等多种观测资料同化,使用较多的观测数据调整模式初始场,对天安门地区未来3天的天气逐日进行精细化数值预报。对ARPS系统的降水落区和量级预报能力及单点降水预报准确率检验结果表明:对于秋季低槽东移造成的华北地区的大范围降水,ARPS系统有较好的预报能力,12-36 h预报的1 mm降水落区与实况十分吻合,降水量预报通常略大于实况;对单点的1 h的累积降水预报,预报降水的开始时间较实际降水时间提前1-3 h,1h累积降水随时间增大或减小的变化趋势预报比较准确。综合看来,使用ARPS实时分析预报系统进行精细化天气预报是可行的,数值预报的结果对于精细化天气预报决策具有较好的参考价值。     

基于雨量分级回归分析的站点日降水量预报订正

利用ECMWF 24h累计降水量预报资料,以全国范围内2403个国家地面气象观测站24h累计降水量作为观测资料,对站点预报结果进行雨量分级回归订正,并与直接双线性插值的预报结果进行对比,利用频率匹配法进一步对不同量级的降水预报结果进行二次订正。结果表明,雨量分级回归相比双线性插值,可以减小预报误差,提高预报结果与观测值之间的相关系数以及降水预报的ETS评分,使站点预报值更接近实况。频率匹配法能改善各降水量级的预报效果,降水面积偏差减小,小雨空报率和大雨漏报率减小。对于不同起报时间、不同降水量级和不同预报时效,雨量分级回归和频率匹配法的改进程度各不相同。雨量分级回归对于20:00起报的降水预报改进幅度大于08:00,对0.1mm和50mm量级的降水预报改进较为有限,对5～15mm量级的降水预报改进明显,且随预报时效的延长,对降水预报的改进幅度呈增大趋势。此外,频率匹配法对于起报时次效果较差的降水预报改进幅度较大。     

T213模式对河南省降水预报检验评价

对2002年10月～2003年9月T213降水预报产品的预报效果进行了分型和分区检验,结果表明冬半年对小量级预报能力较强,夏半年对大雨以上量级的降水有较好的预报效果;东高西低型降水各量级的预报均有较高的准确率,低槽型次之;各量级的预报大部分是南方优于北方.     

T213模式对河南省降水预报检验评价

对2032年10月-2003年9月T213降水预报产品的预报效果进行了分型和分区检验，结果表明：冬半年对小量级预报能力较强，夏半年对大雨以上量级的降水有较好的预报效果；东高西低型降水各量级的预报均有较高的准确率，低槽型次之；各量级的预报大部分是南方优于北方。     

WRF模式不同云微物理参数化方案及水平分辨率对降水预报效果的影响

利用WRF模式和GFS资料对一次大尺度天气系统作用下的暴雨过程进行了回报,分析了WRF模式不同降水方案和3种不同的水平分辨率（45km,15km和5km）对降水预报效果的影响。结果表明：①对于大尺度强迫作用较强的暴雨,尤其是层状云降水为主的暴雨,云微物理过程方案对降水的影响远大于积云参数化方案对降水的影响。②WRF模式不同的微物理过程方案对各等级降水量的预报效果差别较大。其中Kessler方案的TS评分明显随降水量级的增加而减小,其他6个方案的TS评分都呈现＂两头大,中间小＂的特点,即小雨和暴雨的TS评分较高,而中雨和大雨的TS评分较低。③对于小雨量级的降水,Lin方案的预报效果最好;对于中雨和大雨量级的降水,WSM 3方案的预报效果最好;对于暴雨量级的降水,WSM 5方案的预报效果最好;整体预报效果最好的是WSM 3方案,其次是WSM 5方案,Kessler方案最差。④WRF模式的降水预报效果并不总是随水平分辨率的提高而提高。模式水平分辨率的提高存在明显的阈值（15km左右）,当模式的水平分辨率提高到超过这一阈值以后,预报效果开始转差。     

通辽市一次明显降水天气过程分析

文章通过数值预报产品的解释应用及对比检验,对2010年10月10—11日通辽市出现的大范围的降水天气过程进行了分析,这次天气过程在西来槽与地面低压倒槽共同作用下,并且在低层配合有切变线,前期暖湿气流的蓄积与后来冷空气的交汇而产生的。通过对数值预报产品的解释应用及对比检验,EC形势预报比较准确,对预报具有较好的指导作用,对于降水预报德国和日本传真预报都比较准确,只是德国降水预报在一定程度上比日本降水预报保守一些。通过检验,使数值预报产品在今后的预报工作中发挥更大的作用。     

西风带南支槽对云南天气的影响

利用1980-2008年近30年逐日地面、高空观测资料,统计了影响云南的西风带南支槽个例,并分析了南支槽的时空分布和对云南降水的影响。结果表明,影响云南的南支槽平均每年出现18.76次,11月-次年5月平均每月出现次数相当(6-10月西风带北撤,转换为孟加拉湾槽);约5.88%的南支槽过程对云南产生大到暴雨天气,54.83%的南支槽产生小到中雨,另有17.28%的南支槽产生冰雹天气过程。南支槽的进退与西风带环流形势、副热带高压位置和高原大地形等关系密切,南支槽位置、水汽输送、湿度锋区、低空急流和冷空气强弱等条件的不同决定了降水的强弱或是否有强对流天气出现。     

不同降水天气系统自然降水特征及火箭人工增雨潜力分析

统计分析了1981~2000年20年中15种降水天气系统影响下河北地区自然降水特征,并对火箭人工增雨的潜力进行了初步分析。统计分析表明:西来槽类、高空低涡类、冷锋、切变线和副高后部等天气系统是影响河北地区的主要降水系统,其降雨量和降雨日数占到了90%以上;不同的天气系统在不同季节对降水的贡献有所不同,其中西来槽类的降雨量和降雨日数均居首位,开展人工增雨催化作业机会最多;夏季降水系统最强,云水资源最为丰富,人工增雨潜力很大,是开展火箭人工增雨催化作业的最佳季节,春秋两季增雨潜力明显比夏季小,冬季最小;倒槽、副高后部、台风低压、高空低涡类和气旋类等系统最强,日降雨量和单位面积降雨量明显比其它系统大,尤其对蓄水型火箭增雨作业十分有利。     

春季华南在冷空气垫上空南支西风中低压槽东移时的天气过程分析

春季,冷空气进入华南以后,青藏高原以东往往在低空出现一层较薄的冷空气垫。在高空平直的西风环流下,沿南支西风急流带,有低压槽在冷空气垫之上东移,地面高气压区域中常有低压槽和锋生出现。本文查考了1958—1962年3—5月华南地区这类天气过程,并讨论了这类天气形势下的降水和雷暴的短期预报。     

哈密地区东部一次低涡天气分析

通过对2004年6月4日哈密地区东部大降水天气过程的分析表明，大降水是在北支低槽不断得到北方冷空气的补充，在哈密地区东部加深并切成低涡，低涡中心不连续西退，再加上特殊地形的共同作用的结果。并指出T’。，物理量预报产品对哈密地区大降水预报有很好的参考价值。     

2005年8月13日抚顺地区大暴雨天气过程诊断分析

利用天气图等实况资料,针对2005年8月13日抚顺大暴雨天气过程,从环流形势特征、不稳定能量、水汽和动力条件等方面入手,寻找形成强降水的物理背景,并对云团演变过程、数值预报产品应用和特殊地形对降水的影响进行分析,探讨降水过程的天气系统演变特征及发生、发展的物理机制,以提高对此类型暴雨天气的认识和预报能力。结果表明:西风槽东移、热带风暴北移,促使副热带高压北上,建立了低空急流;低空急流为大暴雨输送大量水汽和不稳定能量;切变线东南移,携带冷空气与副热带高压边缘不稳定能量在抚顺交汇,对流云团得到强烈发展,触发了副热带高压边缘不稳定能量的释放,因此形成了大暴雨天气;地形辐合抬升,对降水起到了增强作用。     

“7.21” 暴雨过程动力因子分析和预报研究

针对2012年7月21～22日发生在我国华北地区的暴雨过程,利用美国全球预报系统资料对湿热力平流参数、对流涡度矢量的垂直分量、热力波作用密度、热力位涡波作用密度、热力位势散度波作用密度和湿斜压涡度等动力因子进行计算和诊断分析,结果表明,该暴雨过程是由高、低空急流、高空槽、副热带高压、冷锋和辐合切变线等多个天气系统共同作用造成的。降水区具有垂直上升运动强烈,垂直热量输送明显,湿等熵面向下伸展和水平风垂直切变显著等动、热力学特征。湿热力平流参数等动力因子综合反映了上述动、热力垂直结构特征,因而与6小时观测降水的发展移动有一定相关性。全球预报系统48小时预报的动力因子高值区在走向和落区上与6小时观测降水区比较接近,代表动力因子对降水落区有一定的指示意义。利用全球预报系统的预报场资料对动力因子暴雨预报方程进行计算,结果表明,在降水中心位置预报方面,动力因子降水预报比全球预报系统本身的降水预报更接近观测实况。ETS（Equitable Threat Score）评分计算表明,对于降水的早期预报,动力因子降水预报评分略高于全球预报系统本身的降水预报评分,说明动力因子暴雨预报方程有一定的降水预报能力,可以应用到实际天气业务预报中。     

不同天气背景下京津冀降水临近外推预报

基于2019—2020年京津冀地区不同天气系统影响下的降水过程,采用交叉相关法和光流法对快速更新多尺度分析和预报综合集成系统（Rapid-refresh Multi-Scale Analysis and Prediction System-Integration,RMAPS_IN）的降水分析产品进行0~2 h临近外推预报的批量试验。结果表明:由交叉相关法和光流法计算的两种外推矢量在大小和方向上存在一定差异,直接差异与影响降水的天气系统位置有明显的对应关系,而方向差异受地理位置的影响更明显,台风类降水呈弧形带状分布,低槽冷锋类、低涡类、气旋类、暖切变线类等几类降水均呈西北大东南小的特点;预报效果方面,总体上交叉相关法优于光流法,尤其是预报时效超过30 min以后,各种降水类型的批量检验结果显示交叉相关法的预报评分优于光流法,且预报时效越长、优势越明显,但预报时效为10 min时,光流法在低涡类、台风类、暖切变线类的空报率上优于交叉相关法。此外,基于外推的临近预报方法对京津冀地区台风类降水的预报效果最好,其次为暖切变线类、低涡类、低槽冷锋类、气旋类。     

天津局地暴雨特征及落区预报分析

利用常规观测资料分析2009-2011年天津地区33次局地暴雨天气过程的影响系统。对局地暴雨天气发生前的大气环境物理参数进行统计,对比不同影响系统下预报着眼点的差异。结果表明：天津局地暴雨主要发生在蒙古冷涡、东北冷涡、高空槽前以及高空槽后四种天气系统的影响下。蒙古冷涡系统下应以整层良好的水汽和涡旋系统东南象限深厚的辐合上升运动为着眼点;而东北冷涡系统下则需关注低层水汽条件充沛和中层强烈的辐合抬升;高空槽系统下在动力、水汽以及能量条件配合较为均衡;而槽后型系统影响下若发生局地暴雨,各种强对流参数特征则最为显著。在此基础上,通过典型局地暴雨过程对强降水落区进行诊断表明,天津构造加密探空由于充分考虑了近地面的温湿风特征,计算所得的可降水量、对流有效位能以及地面至3km高度的垂直风切变对局地暴雨落区具有良好的指示性。同时,个例研究也表明TJ-WRF对局地暴雨天气过程有较好的预报能力,综合应用模式物理量结果能较好地预报局地暴雨落区。     

辽宁省人工增雨天气概念模型

为了使人工增雨更有针对性,需要在作业方案制定阶段就对未来影响天气系统有一个明确的判断,需要总结出一套适合辽宁省进行人工增雨作业的天气概念模型。为此,普查了1983～1992年欧亚范围高空及地面天气图,筛选出影响辽宁省并产生降水的天气系统,加以分析归纳,建立了4种有利于辽宁省人工增雨作业的天气概念模型,即西风槽型、东北冷涡型、切变线型及副高型,并分别给出了未来12～24h影响辽宁省的警戒区及最佳人工增雨作业区。